河北多軌道不等標高同步滑移技術(shù)在工程中的應(yīng)用

多軌道、不等標高、同步滑移技術(shù)在工程中的應(yīng)用[摘要]：通過北戴河火車站既有雨棚改造工程的實踐，介紹了爬行器滑移頂推點和跟隨點的設(shè)計及桁架滑移到位后的卸載措施。同時研究了該滑移過程有限元仿真分析、滑移過程中的糾偏及應(yīng)急預案。[關(guān)鍵詞]：頂推點設(shè)計同步滑移卸載糾偏措施應(yīng)急預案Manyrail,Differelevation,Synchronoussliptechnologyinengineeringapplication[Abstract]ThroughtheBedaiherailwaystationboththecanopyofthereconstructionprojectpractice,Introducethecrawldeviceslidingpushingpointsandfollowpointdesignandtrussslipinplaceafterunloadingmeasures.Whilestudyingtheslipprocessfiniteelementsimulationanalysis,slipintheprocessofrectificationandemergencyplan.[Keywords]Pushingpointdesign;Synchronoussliding;uninstall;Deviation-correctingmeasures;Emergencypreplan1、工程概況1.1工程簡述北戴河車站位于秦皇島市北戴河區(qū)北郊，是連接北京與秦皇島之間的中心樞紐，原車站雨棚為無柱拱形正放三角形的三肢格構(gòu)式桁架，沿長度方向主桁架共26榀，桁架間距22m，總長度545m，每榀桁架跨度64.6m，拱頂高度19.5m，桁架的截面寬度2600mm，最大高度4500mm，最大管徑550mm。雨棚桁架效果圖如圖1所示：圖1：北戴河火車站雨棚桁架效果圖1.2基本站臺改擴建隨著客流量的增加，原雨棚基本站臺凈寬為10.5米，無法滿足現(xiàn)有客流量的使用要求，需將基本站臺凈寬擴大為17.2米，并將原雨棚桁架進行改造，使雨棚主桁架的跨度由原來的64.6m擴建為71.3m。改造后的站臺雨棚剖面如圖2所示：平移平移6.7米基本站臺由10.5米擴建為17.2米基本站臺由10.5米擴建為17.2米新增加的雨棚新增加的雨棚圖2：北戴河火車站雨棚剖面圖2、滑移的總體思路根據(jù)本工程的結(jié)構(gòu)特點及雨棚改造后的立面效果，將從桁架中部割斷。在主桁架下方搭設(shè)支撐架，同時在柱腳處布置液壓爬行器，將桁架沿站房一側(cè)滑移6.7米。第一次滑移13榀桁架（13條滑移軌道），滑移重量約為1300噸，第一次滑移結(jié)束后，再滑移對稱的13榀桁架，滑移重量約為1300噸，合計滑移總重量約為2600噸，滑移分區(qū)如圖3所示：滑移分區(qū)二滑移分區(qū)一滑移分區(qū)二滑移分區(qū)一站房站房圖3：滑移分區(qū)示意圖在站房兩側(cè)的桁架，將爬行器布置在柱腳處，如圖4所示。與站房相連的桁架，將爬行器布置在支撐架頂部，如圖5所示：爬行器布置爬行器布置爬行器布置爬行器布置圖4：站房兩側(cè)爬行器布置示意圖圖5：與站房相連爬行器布置示意圖3、滑移設(shè)施的各項技術(shù)措施3.1爬行器軌道的布置采用液壓頂推滑移鋼桁架結(jié)構(gòu)，需設(shè)置專用的滑移軌道，待滑移構(gòu)件（或滑靴）坐落于滑移軌道上，通過安裝在構(gòu)件上的滑移設(shè)備頂推滑移構(gòu)件，沿軌道由初始拼裝位置滑移至設(shè)計位置就位?；栖壍赖淖饔檬浅惺荑旒芙Y(jié)構(gòu)滑移過程中的豎向荷載，并為爬行器提供反力點，在滑移方向上提供順暢的通道。根據(jù)本工程的結(jié)構(gòu)特點，每個滑移單元共有13榀主桁架，在每榀主桁架下方設(shè)置1條滑移軌道?；栖壍啦捎?3KG/m鋼軌，用以提供爬行器的夾持反力點，軌道在整個水平滑移中起承重導向和徑向限制構(gòu)件水平位移的作用。每條軌道的上表面及兩側(cè)面必須打磨光滑、平整，不允許有棱角或凹凸不平。標高偏差控制在5mm以內(nèi)（12米長軌道）。軌道水平偏差控制在3mm之內(nèi)（12米長軌道）?；魄败壍郎媳砻嫱磕S油。在軌道梁上應(yīng)間隔800mm布置軌道卡板，使軌道與鋼梁相連接，如圖6所示：軌道卡板軌道卡板圖6：軌道卡板示意圖3.2滑移頂推點設(shè)計采用液壓爬行器頂推構(gòu)件滑移，需設(shè)置專用的頂推滑移點，頂推點的設(shè)計必須同時考慮滑移軌道的形式和鋼結(jié)構(gòu)柱腳的結(jié)構(gòu)形式，使其有效傳遞垂直反力和水平摩擦力。本工程柱腳滑移節(jié)點如圖7和圖8所示：圖7：柱腳軌道布置圖8：柱腳頂推點耳板布置圖本工程中，與站臺相連的桁架共有8榀，此8榀桁架的滑移頂推點需布置在支架頂部，如圖9和圖10所示：軌道梁43kg/m軌道軌道梁43kg/m軌道圖9：支架頂部滑移頂推節(jié)點圖10：支架頂部滑移軌道布置3.3支架頂部滑移跟隨點設(shè)計為了減少桁架與滑移軌道的摩擦系數(shù)，在支撐架頂部滑移跟隨點處設(shè)置聚四氟乙烯板與不銹鋼，其中聚四氟乙烯板與桁架連接，不銹鋼板與滑移鋼梁連接，它們之間的相互摩擦系數(shù)很小，摩擦系數(shù)只有0.01。跟隨點具體的連接措施如圖11和圖12所示：四氟板放進卡槽內(nèi)四氟板放進卡槽內(nèi)擋板擋板圖11：聚四氟乙烯板安裝過程三維示意圖圖12：聚四氟乙烯板安裝示意圖注：聚四氟乙烯板采用10mm厚，卡槽擋板高度為6mm。4、桁架的滑移4.1桁架滑移步驟第一步：在主桁架下方搭設(shè)支撐架和火車防護棚，將火車轉(zhuǎn)線至防護棚下方，然后開始在主桁架中部開始切割，如圖13所示。第二步：主桁架中部切割完畢后，主桁架整體向站房一側(cè)滑移6.7米，如圖14所示。第三步：補裝滑移后的桿件，同時由于主桁架跨度增大，桁架部分腹桿整體穩(wěn)定性較弱，需要外包腹桿，如圖15所示。第四步：桁架滑移到位且其余工作完成后，拆除支撐架，火車正常通車，如圖16所示。圖13：主桁架下方搭設(shè)支撐架及防護棚圖14：主桁架向站房側(cè)滑移6.7米圖15：補裝跨中桿件圖16：支撐架拆除，火車恢復通行4.2桁架滑移到位后的卸載措施第一步：將桁架柱腳切割掉，開始搭設(shè)路基箱及滑移軌道梁，并將安裝牛腿和鋼橫梁及爬行器，如圖17所示。第二步：考慮到桁架滑移到位與下部鋼柱對接的精度，現(xiàn)場施工時將下部鋼柱做成活動鋼柱，待桁架滑移到位后，調(diào)整下部鋼柱的標高及平面坐標，使其能與上部鋼柱精確就位。如圖18所示第三步：桁架柱腳部分焊接完畢后，在柱腳轉(zhuǎn)換鋼梁下方設(shè)置2臺千斤頂，將荷載通過千斤頂傳遞至路基箱，此時，可以開始拆除滑移軌道梁。圖17：柱腳滑移措施照片圖18：滑移到位后鋼柱對接5、滑移過程中的同步性控制由于本工程屋蓋滑移時的軌道較多（共有13條），滑移過程中如何確保每條軌道滑移的同步性是本工程現(xiàn)場施工需重點控制的內(nèi)容。液壓滑移同步控制應(yīng)滿足以下要求：盡量保證各臺液壓爬行器均勻受載；保證各個滑移點保持同步；采用計算機同步控制液壓同步滑移施工技術(shù)采用計算機控制，通過數(shù)據(jù)反饋和控制指令傳遞，可全自動實現(xiàn)同步動作、負載均衡、姿態(tài)矯正、應(yīng)力控制、操作閉鎖、過程顯示和故障報警等多種功能?，F(xiàn)場共布置4臺泵源，每臺泵源控制3-4個爬行器，4臺泵源又通過數(shù)據(jù)線與1臺計算機連接，所有指令都通過計算機下達，能做到每臺爬行器工作時的同步性，如圖19所示。液壓爬行器液壓泵源系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)液壓爬行器液壓泵源系統(tǒng)計算機控制系統(tǒng)圖19：現(xiàn)場同步控制系統(tǒng)布置示意圖同時，為了確保每榀桁架滑移的同步性，在每榀滑移桁架的下方設(shè)置標尺，且安排一名工人進行監(jiān)督，發(fā)現(xiàn)異常馬上報告，如圖20所示：標尺標尺圖20：現(xiàn)場滑移標尺為了確?；七^程中結(jié)構(gòu)的安全，滑移前在MADIS計算軟件中進行模擬分析，如圖21、圖22、圖23和圖24所示：圖21：同步滑移變形值（最大32mm)圖22：同步滑移應(yīng)力比（最大0.175)圖23：不同步滑移變形值（最大50mm)圖24：不同步滑移應(yīng)力比（最大0.891)結(jié)論：經(jīng)過分析，桁架同步滑移時，其變形及應(yīng)力比均較小，滑移過程結(jié)構(gòu)安全可靠。桁架不同步滑移時，對結(jié)構(gòu)的影響最大，不同步滑移最大值不能超過50mm，現(xiàn)場施工時，應(yīng)嚴格控制桁架滑移的同步性。6、滑移過程中的應(yīng)急預案雨棚滑移過程中，下方既有線仍在運行，如何確保既有線安全通行，是雨棚滑移方案需要重點關(guān)注的內(nèi)容。針對本工程的重要性，我們在雨棚正式滑移前，采用試推、監(jiān)控等各種預案。6.1采用試推在滑移各項準備工作就緒后，準備在12：58開始試滑移，試滑移距離為10cm，桁架滑動后，摩擦力將由靜摩擦力變?yōu)閯幽Σ亮?，故試滑移采用分級加載方式進行。待液壓同步滑移系統(tǒng)設(shè)備及桁架滑移設(shè)施檢測無誤后上報現(xiàn)場指揮長，現(xiàn)場指揮長下達滑移命令后開始試滑移。經(jīng)計算，確定液壓爬行器所需的伸缸壓力（考慮壓力損失）和縮缸壓力。推力最大為15T，靠微機的自身調(diào)整，保證每條軌道上的線速度一樣。開始試滑移時，液壓爬行器伸缸壓力逐漸上調(diào)，依次為所需壓力的20%，40%，在一切都正常的情況下，可繼續(xù)加載到60%，80%，90%，100%。6.2采用監(jiān)控檢查上部滑移距離與下部滑移距離是否一致，在上部滑移距離與下部距離做好刻度線，隨時做好監(jiān)控，保障滑移距離的同步性?！耙簤和交萍夹g(shù)”采用液壓爬行器作為滑移驅(qū)動設(shè)備。液壓爬行器為組合式結(jié)構(gòu)，一端以楔型夾塊與滑移軌道連接，另一端以鉸接點形式與滑移胎架或構(gòu)件連接，中間利用液壓油缸驅(qū)動爬行。液壓爬行器的楔型夾塊具有單向自鎖作用。當油缸伸出時，夾塊工作（夾緊），自動鎖緊滑移軌道；油缸縮回時，夾塊不工作（松開），與油缸同方向移動。每個行程為30cm，每個行程后進行一次檢查，檢查各條軌道是否卡軌、各條軌道滑移是否同步性？滑移的速度是2.5米/小時（41mm/分鐘），整個滑移工作約4小時能滑移完畢?；飘斕鞙囟?2℃、晴、微風，適合滑移工作。6.3預案措施做好刻度線滑移過程中的預案措施包括滑移上下偏差的調(diào)整和左右偏差的調(diào)整。根據(jù)理論分析，上下偏差最大值50mm，在現(xiàn)場實際施工過程中，為了確保施工質(zhì)量，將偏差值控制在20mm以內(nèi)，上下偏差調(diào)整主要包括：在上下滑動距離位移差超過10mm時進行重點檢控，在上下滑動距離位移差超過10mm時且位移差呈擴大趨勢情況下，且位移差不得超過20mm，停止滑移。如滑移過程中柱腳與頂部跟隨點沿滑移方向的位移差超過20mm，擬在一側(cè)放置千斤頂進行微調(diào)，如圖25和圖26所示：做好刻度線做好刻度線做好刻度線圖25爬行器布置示意圖圖26跟隨點后方設(shè)置千斤頂進行糾偏處理左右偏差主要包括：軌道兩邊限位卡板的間隙為8mm，如滑移過程中一側(cè)間隙小于3mm，馬上采取糾偏措施，即在一側(cè)設(shè)置千斤頂，通過千斤頂微調(diào)達到糾偏目的，如圖27和圖28所示：圖27：滑移軌道和卡板之間的間隙圖28：滑移過程的糾偏措施7、結(jié)語多軌道、不等標高、同步滑移技術(shù)在北戴河火車站改造工程中的應(yīng)用，實現(xiàn)了“節(jié)能利舊”的指導思想，避免鋼結(jié)構(gòu)大量拆除、安裝對既有線運行造成的影響。對既有雨棚結(jié)構(gòu)采取滑移施工，填補了中國鐵路站房施工的空白?；剖┕ぶ胁扇′摻Y(jié)構(gòu)雨棚中部主桁架下方搭設(shè)支撐架，將鋼結(jié)構(gòu)整體沿橫向切割成兩個部分，向南部分沿根部切割后安裝于軌道上，利用柱腳處布置的液壓爬行器推移到指定位置，整體推移距離為6.7